TW557541B - Method for forming contact - Google Patents

Description

557541 五、發明說明α) 本發明是有關於一種形成半導體元件的方法，且特別 是有關於一種利用多次蝕刻步驟以形成小尺寸接觸窗 (Contact or Via)的方法。 隨 然而， 加時， 的内連 增加的 便成為 外，不 絕緣層 之接觸 習 屬内連 層以形 此開口 於金屬 第一金 然 不但元 也相對 程的限 的。而 於其中 著半導體技術的進步，元件的尺寸也不斷地縮小。 在進入深次微米的領域中，當積體電路的積集度增 將使得晶片的表面無法提供足夠的面積來製作所需 線（Interconnects)。因此為了配合元件縮小後所"" 内連線需求，兩層以上的多層金屬内連線的設計， 超大型積體電路（VLSI)技術所必須採用的方此 同金屬層之間若要導通，則必須在兩金屬層之間的 挖一個開口並填入導電材料，以形成導 窗結構。 嘎甩 知形成接觸窗結構的方法，係在已形成有一第一金 j層之基底上形成一介電層，之後，圖案化此介電 成一開口，並暴露出第一金屬内連線層，接著，在 2填入一金屬層，以形成一金屬接觸窗。後續，再 屬上形成一第二金屬内連線層，以使下層之 屬内連線層與第二金屬内連線層可連串起來。 $p=積體電路之積集度要求逐漸提高之前提下， I縮小，而且金屬内連線與金屬接觸窗的尺寸 :::然而，由於目前受限於微影製程與独刻製 且對有小尺寸底部的接觸窗是相當困難 埴入又〔、有尚深寬比之小尺寸接觸窗開口而言，要 、至屬導電材質也是非常不容易。 557541 五、發明說明（2) 因此’本發明的目的就 二’以解決習知方法中因受限種形成接觸窗的方 本發明的另底部的接^的問題。 解決習知方法中對於且二ί，二種形成接觸窗的方法，以 不易填入金屬導電:：：：深寬比之小尺寸接觸窗開口有 本發明提出_種形成 —基底上形成一介雷 万法，此方法係首先在 光阻層。#著，以：且在"電層上形成-圖案化之 厚度，而^-匕：：為刻；幕移除介電層之部分 一第一襯層，其中第一 在光阻層之表面上形成 比。在本發明中，第一姻二”二，層之間具有一蝕刻選擇 形成第一襯層之方、本彳:之貝巧如是高分子材料，且 (PECVD)。心後、/货列如疋電漿增益型化學氣相沉積法 除第一開口 /下，U第-襯層與光阻層為-蝕刻罩幕，移 口，其的：分厚度，而形成-第二開 成i發明，，第二襯層之材質例如是高分子 沉積法。#著：：層之如是電衆增益型化學氣相 第二開口底下之入Ϊ:襯層與光阻層為一蝕刻罩幕，移除 且範圍涵蓋第-電層’而形成第三開口以暴露出基底， 光阻層移除之#，再於黛1::: -U -襯層與 一接網〜… 再於第二開口中填入一導電層，而形成 囱。彳用本發明之多次蝕刻步驟所形成的接觸窗結 9237twf.ptd 第6頁 五、發明說明（3) _____ 構’其底部之寬声各 ~~" 本發明提=::2項部之寬度。 :基底上形成—介U成接觸窗的方法，&方法係首先在 厂曰：層。之後，以光阻 ，丨電層上形成-圖案化之 :;層上與形1妾=，阻層移除之後，於 ^、；丨電層之間具有一、襯層。其中，第一襯層 之材質較佳的s ,蝕乂 &擇比。在本發明中，第一襯居 干乂住的疋虱化 71 τ乐飛層 :〜蝕刻軍幕，移除第材負。之後1第-襯層 層上與第涵蓋第一開口。繼之，在介電 :，第二襯層層，覆蓋第-襯層。其 中，第二“二ϊ有一银刻選擇比。*本發明 著，”二；；氮化"一金屬材質。接 層’以形成：】二移除第二開口底下之介電 〇。繼之，將^ 口以暴露出基底，且範圍涵蓋第二開 D中填人一道ί—襯層與第-襯層移除之後，再於第三開 :欠蝕刻牛驟ϊ層’以形成一接觸窗。而利用本發明之多 了貝部之成之接觸窗結構，其底部之寬度會小於1 質或金ϋ暂另：，在本發明中.，亦可以不用將氮化石夕材 開口中谐 之第一襯層與第二襯層移除，而直接於第三 與第-真入導電層以形成接觸窗。這是因為’若第

觀層^ ^層是使用氣化石夕材質’則可以將第一襯層與第I 用金屬2f層之一部#。倘若第一襯層與第二襯層是； 屬V電材質，則可以將第一襯層與第二襯層視為接g 557541 五、發明說明（4) 窗 的 一部 份。 本發 明之形成 接 觸 窗 步 驟 以形 成具有小 尺 寸 底 影 製 程與 蝕刻製程 之 限 制 本發 明之形成 接 觸 窗 U 之 頂部 較其底部 見 5 因 觸 窗 開口 中。 本發 明之形成 接 觸 窗 部 較寬 ，因此對 整 個 接 顯 為讓 本發明之 上 述 和 易 懂， 下文特舉 一 較 佳 細 說 明如 下： 圖式 之標不說 明 • 100 、200 基 底 102 、202 介 電 層 104 、204 光 阻 層 106 、206 第 一 開 〇 108 、208 第 一 襯 層 110 、210 第 二 開 σ 112 、212 第 二 襯 層 114 、214 第 二 開 D 116 、216 導 電 層 由於其係利用多次|虫刻 窗，因此玎克服現今微 由於所形成之接觸窗開 電層可輕易的填入此接 由於所形成之接觸窗之 ’可降低其阻值。 二特徵、和優點能更明 入配a所附圖式，作詳 第一實施例 第1A圖至第1G圖，其繪示為依 照本發明一第一實施 例

•Ptd 第8頁 557541 五、發明說明（5) 之形成接觸窗的流程剖面示意圖。 請參照第1 A圖，首先提供一基底丨〇 〇。接著，在基底 100上形成一介電層102。其中，介電層1〇2之材質例如是 氧化石夕。之後’在介電層1〇2上形成一圖案化之光阻層 104 ° 之後，清參照第1 B圖，以光阻層1 〇 4為一敍刻罩幕進 行一非等向性蝕刻製程，以移除介電層丨〇 2之部分厚度， 而形成一第一開口 1 0 6。 然後，請參照第1 C圖，在光阻層1 〇4之表面上形成一 第一襯層108，而所形成之第一襯層108也可能會形成在第 一開口106所暴露之介電層102表面。其中，第一襯層1〇8 與介電層1 02之間具有一蝕刻選擇比。在本實施例中，第 一襯層108之材質例如是高分子材料，且形成第一襯層1〇8 之方法例如是電漿增益型化學氣相沈積法。此電漿增益型 化學氣相沈積法之一反應氣體主成分例如是二氟曱烷 (fH2F2)，或者是二氟甲烷（CH2f2)與八氟丁烯（C4f8)之混合 氣體，或者是二氟甲烷（CH)與三氟曱烷（CHF3)之混合氣 體。另外’進行此電漿增益型化學氣相沈積法之一壓力例 如疋介於1至100 mT〇rr之間。且其功率例如是介於5Q〇至 200 0W之間。再者，進行此電漿增益型化學氣相沈積法之 :自我偏壓值例如為介於0至— 4〇〇V之間，且沈積速率例如 =介於600至6000埃/分鐘之間。此外，此電漿增益型化學 ，相沈積法之反應氣體中尚可選擇性的加入氬氣（Ar )、一 氧化碳（CO)、氧氣（〇2)以及氮氣（n2)等等。 557541

接著 滑參照第1 D圖 為-…幕進行一非等向 106底部之第一襯層1〇8與第一開口 1〇6 之人歼1 口 部分厚度，而形成一第二開口11〇，其範：=们〇2之 1 〇 6。在此非等向蝕刻製程中，第一開口 々開口 層108會保留下來，而光阻層1〇4頂部之第一：：二第-襯 :同：被移除，但由於仍有光阻層1〇4作為敍刻曰8:能 故，第二開口 1 1 0仍可順利的形成。 綦之 特別值得一提的是，本發明可以在上述形 ，之步驟中，將製程參數作調整以使形成在光阻第^= 邛之第一襯層1 08的厚度較形成在第一開口〗〇6底曰 襯層108之厚度厚，甚至使第一襯層1〇8不會沉積^ :106所暴露之介電層102表面。如此，在上述非等向蝕二 製程中，光阻層104頂部之第一襯層108便不會被完全 除，而可以繼續作為蝕刻罩幕之用。 凡王 繼之，請參照第1 E圖，在光阻層1 〇 4之表面上形成一 第二襯層112覆蓋住第一襯層1〇8。同樣的，所形成之第二 襯層11 2也可能會形成在第二開口丨丨〇所暴露之介電層丨〇2一 表面。其中，第二襯層112與介電層1〇2之間具有一 ^刻選 擇比。在本實施例中，第二襯層丨丨2之材質例如是高分"子' 材料，且形成第二襯層11 2之方法例如是電漿增益型二學 氣相沈積法（PECVD)，而關於形成第二襯層112之詳細說\月 與先前形成第一襯層108之方式相同，在此不再贅述。 之後，請參照第1 F圖，利用第二襯層1 1 2與光阻層} 〇4 557541 五 發明說明（7) 為一敍刻軍幕進行一非等向蝕 110底部之第-掏辟u W楚除第二開口 而形m；~P” 與Λ二開口110底下之介電層m， 開口 11 〇 —汗口 以暴路出基底10 0，且範圍涵蓋第二 :襯二= 中，第二開口 U〇側壁之第 之故：H 但由於仍有光阻層104作為蝕刻罩幕 I玟弟二開口丨i 4仍可順利的形成。 製程：尚若在上述形成第二襯層112之步射，將 二厚Λ调Λ可以使形成在光阻層104頂部之第二概層 产厚，較成在第二開口11 〇底部之第二襯層112之厚 度厚 甚至使第二襯層112不會沉精在篦-„ ο11λ 之介電芦〗09志品,L个曰，儿積在第一開口11〇所暴露 阻片〗ί)/2表 在上述非等向蝕刻製程中，光 續作為蝕刻罩幕之用。冑不會被-王移除，而可以繼 然後，請參照第1G圖，將第-栩Μ η 9 结 、 與光阻層m移除。接著，於將二-=2;广 '層1。8 116，以形二 中填人—導電層 電声1心ί 觸®。其中’於第三開σ114中填入—導 法例如是先於基底m上全面性的形成-導ί 材吳層（未繪示）並填滿第三開口 ιΐ4 取—導電 刻製程或一化學機械研磨/蝕 到介電層1G2暴露出來。 ㈣^導電材質層’直 驟而：：i r巧形;I接觸窗的方法，是利用多次餘刻步 /、蝕刻衣耘之限制而有不易形成小尺寸接觸窗之

557541 五、發明說明（8) _ 問題。另外，由於太 之寬度係大於其底部之*:形成之第三開口114，其頂部 入第三開口丨丨4中'而又，因此導電層116可輕易的填 之小尺寸接觸窗右X且解習知方法中對於具有高深寬比 於本發明所形成U = t屬導電層之問題。再者，由 而言，可降低其阻ί固之頂部較寬，因此對整個接觸窗 第二實施例 w ί U Γ至第2Η圖’其繪示為依照本發明-第二實施例 之形成接觸窗的流程剖面示意圖。 貝&例 請參照第2Α圖，首先提供—基底2〇〇 200上形成一介雷芦2Π?。甘士 ^ 你丞低 卜 取"罨層^02。其中，介電層202之材質例如是 二化矽。之後’在介電層202上形成一圖案化之光阻層 之後，請參照第2Β圖，以光阻層2〇4為一蝕刻罩幕進 行一蝕刻製程，以移除介電層202之部分厚度，而形 第一開口 2 0 6。

然後’請參照第2 C圖’將光阻層2 〇 4移除。之後，在 介電層202上與第一開口 206中形成一第一襯層2〇8。其 中’第一概層208與介電層202之間具有一蝕刻選擇比。在 本實施例中’第一襯層208之材質較佳的是氮化石夕或是一 金屬材質，且形成第一襯層2 0 8之方法可利用任何一種已 知之沉積技術。特別值得一提的是，在形成第一襯層2〇8 之步驟中’可利用調整製程參數或其他方式，以控制形成 在第一開口206底部之第一襯層208之厚度小於形成在介電

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557541 五、發明說明（9) 層1〇2頂部之第一襯層2〇8之厚度。 幕進匕’利用第一襯層208為-㈣罩 -襯〜of/:一以移除第一開口 206底部之第 而形_银、第一開口 206底下之介電層202之部分厚度， 形^ —弟二開口21 〇,其範圍涵蓋第一開口 206。在先前 襯層m之步驟中，由於在第一開口2。6底 之厚ί;襯層2〇8之厚度較介電層202上方之第-襯層208 部之ί ,、。因此，此非等向蝕刻製程在將第一開口 206底 # 二ί:=88移：之後，介電層2〇2之頂部仍有未被移 一 襯層208，而旎繼續作為蝕刻罩幕之用，以使第 :開二能順利的形成。而且，在此非等向餘刻製程之 ' 開口 206側壁之第一襯層2 08會保留下來。 21 η φϋ’凊參照第2E圖’在介電層2G2上方與第二開口 mlii:第二襯層212。其中，第二襯層212與介電層 之Λ Λ Λ刻選擇比。在本實施例中，第二襯層⑴ 2 1 2 $貝t 乂±·的疋虱化矽或是一金屬材質，且形成第二襯層 ^ . 3 >可利用任何一種已知之沉積技術。特別值得一 參數Ϊ立第二襯層212之步驟中，可利用調整製程 、 次/、他方式，以控制形成在第二開口 210底部之第二

1 1之厚度小於形成在介電層202頂部之第二襯層212 <厚度。 接著，請參照第2F圖，利用第二襯層212為一蝕刻罩 一進灯一非等向蝕刻製程，以移除第二開口 2 1 〇底部之第 一襯層212與第二開口 21〇底下之介電層2〇2，而形成一第 557541 五、發明說明（ίο) 開口 214以暴露出基底200，且範圍涵蓋第二開口 21()。 在上述形成第二襯層212之步驟中，由於在第二開口 21〇底 部所形成之第二襯層212之厚度較介電層202上方之第二概 層2 1 2之厚度薄。因此，此非等向餘刻製程在將第二開口 210底部之第二襯層212移除之後，介電層202頂部仍有未 被移除的第二襯層2 1 2，而能繼續作為蝕刻罩幕之用，以 使第二開口 2 1 4能順利的形成。而且，在此非等向钱刻製 程之後，第二開口 21 0側壁之第二襯層2 1 2會保留下來。 然後，請參照第2 G圖，直接於第三開口 2 1 4中填入一 導電層216，以形成一接觸窗。其中，於第三開口 214中填 入一導電層2 1 6之方法例如是先於基底2 〇 〇上全面性的 一導電材質層（未繪示）並填滿第三開口 2丨4，之後再利用 回鍅刻製程或一化學機械研磨製程以移除部分導電材 層直到電層2〇2暴露出來。在本發明中，由於第一、 與第二襯層212之材質係為金屬材質或氮化矽，因此 可以不需將第一襯層208與第二襯層212移除，而直 開口214中填入導電層216。倘若第-襯層與 第—：：212是金屬材質，則可以將其作為接觸窗 偏若第一襯層208與第二襯層212是氣化 ，复 ^將其作為介電層2Q2的—部份，而作為絕緣隔離之” 212 Λ然’Λ發明也可以如第2Η圖所示，先將第二襯層 導電、°8移除之後，再於第三開口 214中填入- ―電層216，而形成接觸窗。

557541 、發明說明（11) 由於本發明之形成接觸窗的方法，是利用多次蝕刻步 1 =形成接觸窗開口（第三開口 2 1 4 )，因此可克服習知因 $ ^製程與餘刻製程之限制而有不易形成小尺寸接觸窗之 °，。另外’由於本發明所形成之第三開口 2丨4，其頂部 之見，係大於其底部之寬度，因此導電層216可輕易的填 入此第三開口 2 1 4中，而解決習知方法中對於具有高深寬 比之小尺寸接觸窗有不易填入金屬導電層之問題。再者， $於本發明所形成之接觸窗之頂部較寬，因此對整個接觸 窗而言，可降低其阻值。 在本發 接觸窗開口 僅能利用三 利用二次或 綜合以 1·本發 與蝕刻製程 2. 本發 不易將金屬 3. 本發 之電阻值。 明之實 的方式 次蝕刻 者是三 上所述 明之形 之限制 明之形 導電層 明之形 施例中， 以詳細說 製程以形 次以上之 ，本發明 成接觸窗 而形成具 成接觸窗 填入小尺 成接觸窗 係以進行 明之。然 成接觸窗 蝕刻步驟 具有下列 的方法， 有小尺寸 的方法， 寸接觸窗 的方法， 而，本發明並不限定 開口。本發明更包括 來形成接觸窗開口。 優點： 可克服現今微影製程 底部之接觸窗。 可解決習知方法中有 開口之問題。 可降低小尺寸接觸窗 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上 :艮定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離；發 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因之楕神 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。*之保讃

^37twf.ptd 第15頁 557541 圖式簡單說明 第1 A圖至第1 G圖為依照本發明一第一實施例之形成接 觸窗的流程剖面示意圖；以及 第2A圖至第2H圖為依照本發明一第二實施例之形成接 觸窗的流程剖面示意圖。

9237twf.ptd 第16頁

Claims (1)

1. 557541 六、申請專利範圍 1 厂成接觸窗的方 在一基底上形成-介電層Λ括 在该介電層上开彡 利用該光阻層：ί:圖案化之光障層； 度，以形成一第_開口；刻罩幕移除該介電/ 在該光阻層之Ι & L 利用該第-襯層與該：：：第-襯層； 一開口底下之該介電層為一蝕刻罩| 言亥第二開口之範圍：層函= 以形成- 利用該第二襯層與該層，覆蓋該第 二開口底下之該介電層，以形^為一蝕刻罩幕 底，該第，開口之範圍係涵蓋該；第二開口， 移除該第二襯層、誃一〜第一開口， 在該第三開口中填=一一概層與該光阻層 2.如申請專利範圍第〗—項導電層，以形成一 其中該第一襯層與該第二居述之形成接觸篇 選擇比。 胃與該介電層之間 3 ·如申請專利範圍第1項所、十、 其中該第一襯層與該第二襯；建之形成接觸菌 4·如申請專利範圍第1項二斤二分別為一高分 其中該介電層之材質包括氧化’L之形成接觸窗 5 ·如申請專利範圍第1項所、成， 其中形成該第一襯層與該二、a之形成接觸窗 -襯層之方法包 之部分厚 以移除該第 苐一開口， 轉)¾層； 以移除該第 暴露出該基 :以及 接觸窗。 的方法， 良有一钱刻 的方法， 1材料層。 的方法， 的方法， -電漿增益 9237twf.ptd 557541 六、申請專利範圍 型化學氣相沈積法。 範圍？5項所述之形成接觸窗的方法， ;f =二t f化¥乳相沈積法所使用之一反應氣體之 刀0 2 2 *CH2F2/C4F8之混合氣體或ch2f2/chf3之 混合氣體。 2 2 3 甘二·如I請專利範圍第5項所述之形成接觸窗的方法， :、鞞ί ί:二曰Hb學氣相沈積法所使用之一選擇性添加 氣體匕括氬氣、一氧化碳、氧氣與氮氣。 立ΛΠΪ專利範圍第5項戶斤述之形成接觸窗的方法’ m聚增盈型化學氣相沈積法之一反應壓力係介於ι 至100 mTorr之間。 其中U 圍第5項所述之形成接觸窗的方法， 之間。X "子轧相沈積法之一功率係介於500至2000 W 10. 一種形成接觸窗的方法，包括： 在二基底上形成一介電層； 亥介電層上形成一圖案化之光阻層； 度，以：：光t層為一蝕刻罩幕移除該介電層之部分厚 Α心成一第一開口； 移除該該光阻層； 該第-開口中形成-第—襯層； 之該介電—钱刻罩幕以移除該第-開口底下 之範11仫、、口P刀厚度，以形成一第二開口 ，兮第-門口 祀圍係涵蓋該第一開口； 3弟一開口 •PU1 U7twf 第18頁 557541 、申請專利範圍 在該介電層上形成一第二襯層，覆蓋該第一襯層； 上^用°亥第一襯層為一姓刻罩幕以移除該第二開口底下 ^忒介電層，以形成一第三開口，暴露出該基底，該第三 汗口之範圍係涵蓋該第二開口；以及 在该第三開口中填入一導電層，以形成一接觸窗。 、11 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之形成接觸窗的方 法’其中在該第三開口中填入導電層之前，進一步包括一 移除該第二襯層與該第一襯層之步驟。 12 ·如申請專利範圍第1 0項所述之形成接觸窗的方 法’其中該第一襯層與該第二襯層與該介電層之間具有一 蝕刻選擇比。 ' 、13 ·如申請專利範圍第1 0項所述之形成接觸窗的方 法’其中該第一襯層與該第二襯層之材質包括氮化矽。 、1 4·如申請專利範圍第1 〇項所述之形成接觸窗的方 法’其中該第一襯層與該第二襯層之材質包括一金屬。 、1 5 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之形成接觸窗的方 法’其中該介電層之材質包括氧化矽。 16· 種形成接觸窗的方法，包括： 在一基底上形成一介電層； 在遠介電層上形成一圖案化之光阻層； 利用该光阻層為一蝕刻罩幕移除該介電層之部分厚 度’以形成一第_開口； 移除該該光阻層·， 在该介電層上與該第一開口中形成一第一襯層；

   第19頁 557541 六、申請專利範圍 利用該第一襯層為一蝕刻罩幕以移除該第一開口底下 之該介電層的部分厚度，以形成一第二開口，該第二開口 之範圍係涵蓋該第一開口； 在該介電層上形成一第二襯層，覆蓋該第一襯層； 利用該第二襯層為一蝕刻罩幕以移除該第二開口底下 之該介電層，以形成一第三開口，暴露出該基底，該第三 開口之範圍係涵蓋該第二開口；以及 直接在該第三開口中填入一導電層，以形成一接觸 窗。 1 7.如申請專利範圍第1 6項所述之形成接觸窗的方 法，其中該第一襯層與該第二襯層與該介電層之間距有一 名虫刻選擇比。 1 8.如申請專利範圍第1 6項所述之形成接觸窗的方 法，其中該第一襯層與該第二襯層之材質包括氮化矽。 1 9.如申請專利範圍第1 6項所述之形成接觸窗的方 法，其中該第一襯層與該第二襯層之材質包括一金屬。 2 0.如申請專利範圍第1 6項所述之形成接觸窗的方 法，其中該介電層之材質包括氧化矽。 Φ

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